一種運(yùn)用半導(dǎo)體膜處理廢水的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種運(yùn)用半導(dǎo)體膜處理廢水的方法，包含下列步驟：將廢水通過5μm紙帶過濾器進(jìn)行初步過濾；廢水進(jìn)入進(jìn)料循環(huán)罐；由閥門調(diào)節(jié)廢水進(jìn)入進(jìn)料循環(huán)罐的量；將廢水的溫度升至600C；將升溫之后的廢水輸送到半導(dǎo)體膜單元系統(tǒng)中進(jìn)行油水分離；廢水被分為清液和濃液；清液從半導(dǎo)體膜的膜孔中流到儲存罐中；濃液回流至進(jìn)料循環(huán)罐；將清液輸入脈沖復(fù)合電解裝置，確保清液的COD≤500mg/L；完成后將清液排出。本發(fā)明相對于現(xiàn)有的技術(shù)具備以下技術(shù)優(yōu)勢：本發(fā)明可以在較少的透析水的情況下獲得較高的過濾收率；本發(fā)明處理后的水清澈透明并確保穩(wěn)定達(dá)標(biāo)；本發(fā)明操作簡單、占地面積小，處理成本不到傳統(tǒng)工藝的1/3。
【專利說明】一種運(yùn)用半導(dǎo)體膜處理廢水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種廢水的處理工藝，具體地說是一種運(yùn)用半導(dǎo)體膜處理廢水的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，廢水的來源十分廣泛，主要來自石油、石工、鋼鐵、機(jī)械加工等行業(yè)。其中很多廢水含有乳化液。乳化液由于表面活性劑使得廢油容易形成0/W型乳化微粒，其粒徑小于I μ m，表面常覆蓋一層帶負(fù)電荷的雙電層，體系較穩(wěn)定，不易上浮于水面。這種廢水的破乳和COD的降解都較困難，成為較難解決的問題。
[0003]乳化液的處理中，通常認(rèn)為“破乳”是關(guān)鍵工序。國內(nèi)外經(jīng)常使用的破乳方法有:鹽析法、凝聚法、酸化法、混合法、超濾法、電解法、高梯度磁過濾法、離心分離法、離子交換法、泡沫乳選法和吸附法及熱裂解法等。這些方法，均難以滿足排放或回用要求。因此，鋼鐵企面臨著的廢水排放治理是一個較為艱巨的問題。[0004]含有乳化液的廢水的處理方法在實(shí)際應(yīng)用中通常會組合起來，形成多級處理工藝，使出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。由于傳統(tǒng)處理方法的局限性與排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格化之間的矛盾，還需不斷開發(fā)研制有效而適用的方法來處理廢油。
[0005]目前處理乳化液的技術(shù)中，膜技術(shù)以其分離效率高、易操作、占地面積小、無需添加化學(xué)藥劑等優(yōu)點(diǎn)，特別是陶瓷膜近幾年來一直為含油廢水處理領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。但是陶瓷膜受材質(zhì)的限制，難以適應(yīng)溫度變化，在使用過程中易發(fā)生斷裂及破損的不利情況。陶瓷膜由于單元膜元件面積小，因而在系統(tǒng)連接中，需要大量密封圈，在工業(yè)生產(chǎn)過程中極易發(fā)生泄露。此外，采用膜工藝進(jìn)行乳化液處理的過程中，膜的清洗再生經(jīng)常會用到燒堿，而陶瓷膜基材含有硅酸鹽類成份與燒堿反應(yīng)會生成水玻璃，長期運(yùn)行將對膜元件造成嚴(yán)重破壞。
[0006]所以本發(fā)明公開的半導(dǎo)體膜替代傳統(tǒng)陶瓷膜的工藝對于上述問題是一個很好的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明為解決現(xiàn)有的問題，旨在提供一種運(yùn)用半導(dǎo)體膜處理廢水的方法，包含下列步驟:
步驟一:將廢水通過5 μ m紙帶過濾器進(jìn)行初步過濾；
步驟二:初步過濾之后，廢水進(jìn)入進(jìn)料循環(huán)罐；由閥門調(diào)節(jié)廢水進(jìn)入進(jìn)料循環(huán)罐的量； 步驟三:通過交換熱器將廢水的溫度升至60°C ；
步驟四:將升溫之后的廢水輸送到半導(dǎo)體膜單元系統(tǒng)中進(jìn)行油水分離，；
步驟五:油水分離后廢水被分為清液和濃液；清液從半導(dǎo)體膜的膜孔中流到儲存罐中；濃液回流至進(jìn)料循環(huán)罐，之后通過半導(dǎo)體膜單元系統(tǒng)重復(fù)步驟三和步驟四；
步驟六:將清液輸入脈沖復(fù)合電解裝置，去除清液中的可溶性鹽分、膠體、有機(jī)物和微生物，確保清液的COD ( 500mg/L ;完成后將清液排出。
[0008]其中在于步驟四中，廢水在半導(dǎo)體膜單元系統(tǒng)中進(jìn)行過濾時(shí),加入透析水以進(jìn)一步去除廢水中的雜質(zhì)。
[0009]其中在于步驟五中，油水分離后的濃液回流至進(jìn)料循環(huán)罐的過程中還通過I μ m紙帶過濾器，以去除其中的懸浮物和固體物質(zhì)。
[0010]本發(fā)明相對于現(xiàn)有的技術(shù)具備以下技術(shù)優(yōu)勢:
1、本發(fā)明對于含有乳化液的廢水的處理采用了半導(dǎo)體膜單元系統(tǒng)。半導(dǎo)體膜的材料是乳化液的高效截留屏障；半導(dǎo)體膜的寬通道膜管適用于高黏度、高固體懸浮物、高溫度、復(fù)雜的廢水，半導(dǎo)體膜通道的直徑可以達(dá)到25mm，相比其他無機(jī)膜可以達(dá)到更高的物料濃縮倍數(shù)，半導(dǎo)體膜過濾可以在較少的透析水的情況下獲得較高的過濾收率；
2、本發(fā)明采用脈沖復(fù)合電解裝置，在電場作用下進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，廢水中的水先被電離，立即產(chǎn)生三種原生態(tài)的氫離子、氧離子和氫氧根離子，使污染因子徹底被降解。處理后的水清澈透明并確保穩(wěn)定達(dá)標(biāo)；
3、乳化油廢水傳統(tǒng)處理方法包括重力分離、溶氣氣浮、化學(xué)破乳、后續(xù)處理等方法；本發(fā)明只要通過預(yù)處理-膜過濾-電解裝置處理后即能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；
4、 本發(fā)明是連續(xù)運(yùn)行方式，操作簡單、占地面積小，處理成本不到傳統(tǒng)工藝的1/3。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的步驟流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的具體實(shí)施方法作進(jìn)一步描述。該實(shí)施例用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0013]優(yōu)選實(shí)施例，采用碳化硅材料制成半導(dǎo)體膜單元系統(tǒng)來處理含有乳化液的廢水。該含有乳化液的廢水的水質(zhì)參數(shù)如下:
COD 含量:7960mg/L ；PH 值:5.06mg/L ;懸浮物含量:402 mg/L ;油含量:644mg/L ;氰化物:0.013 mg/L ;氨氮:9.71 mg/L;凱氏測氮:161 mg/L ;有機(jī)氮:151 mg/L ;硫化物:0.11mg/L ;硫酸鹽:146 mg/L ;氯化物:2950 mg/L ;總酹含量:2020 mg/L ;招離子-A.09 mg/L ;二價(jià)鐵離子:30.5 mg/L ;鑰離子:10.2 mg/L ;磷:11.0 mg/L ;鋅離子:2.18 mg/L。
[0014]含有乳化液的廢水的排放要求為:油含量≤10mg/L, COD含量要求≤150 mg/L。
[0015]為了達(dá)到上述的含有乳化液的廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)，在本實(shí)施例中還專門設(shè)計(jì)一個運(yùn)用半導(dǎo)體膜處理乳化液的裝置，包括5 μ m紙帶過濾器、進(jìn)料循環(huán)罐、閥門、循環(huán)泵、交換熱器、半導(dǎo)體膜系統(tǒng)、濃液出料口、貯存罐、脈沖復(fù)合電解裝置、Ium紙帶過濾器和若干水管，它的結(jié)構(gòu)是:進(jìn)料循環(huán)罐的第一個進(jìn)口通過水管連接5μπι紙帶過濾器，進(jìn)料循環(huán)罐的第二個進(jìn)口通過水管連接自來水水源；進(jìn)料循環(huán)罐的出口通過水管連接循環(huán)泵的一端，所述循環(huán)泵的另一端通過水管連接交換熱器的介質(zhì)進(jìn)口，在進(jìn)料循環(huán)罐的出口和循環(huán)泵之間的水管上依次設(shè)有第一個取樣口、閥門和第二個取樣口 ；所述交換熱器的介質(zhì)出口通過水管連接半導(dǎo)體膜系統(tǒng)的進(jìn)口 ；所述半導(dǎo)體膜系統(tǒng)的第一個出口通過濃液回輸管連接進(jìn)料循環(huán)罐的第三個進(jìn)口，在所述濃液回輸管上設(shè)有Ium紙帶過濾器；所述半導(dǎo)體膜系統(tǒng)的第二個出口通過膜孔排水收納管連接貯存罐的進(jìn)口 ；所述貯存罐的出口通過水管連接脈沖復(fù)合電解裝置；所述貯存罐和脈沖復(fù)合電解裝置之間的水管上還設(shè)有另一個循環(huán)泵；所述脈沖復(fù)合電解裝置的設(shè)有清液出水口 ；所述半導(dǎo)體膜系統(tǒng)上設(shè)有第三個取樣口和濃液出料口。
[0016]其中，所述半導(dǎo)體膜系統(tǒng)由九段串聯(lián)排列的半導(dǎo)體膜構(gòu)成。
[0017]其中，半導(dǎo)體膜系統(tǒng)的半導(dǎo)體膜長度為0.8米、膜孔徑為40nm。
[0018]其中，半導(dǎo)體膜系統(tǒng)的清洗端口還連接膜清理系統(tǒng)。
[0019]本實(shí)施例運(yùn)用上述裝置來對含有乳化液的廢水進(jìn)行處理，包含下列步驟:
先將廢水通過5 μ m紙帶過濾器進(jìn)行初步過濾；
初步過濾之后，廢水進(jìn)入進(jìn)料循環(huán)iiS ;由閥門調(diào)節(jié)廢水進(jìn)入進(jìn)料循環(huán)iiS的量；
廢水由循環(huán)泵打到系統(tǒng)的交換熱器將廢水中的熱流體的部分熱量傳遞給廢水中的冷流體，使流體溫度達(dá)到60°C左右后自動將廢水送到半導(dǎo)體膜單元系統(tǒng)； 將升溫之后的廢水輸送到半導(dǎo)體膜單元系統(tǒng)中進(jìn)行油水分離；
油水分離后廢水被分為清液和濃液；清液從半導(dǎo)體膜的膜孔中流到儲存罐中；濃液回流至進(jìn)料循環(huán)罐，之后通過半導(dǎo)體膜單元系統(tǒng)重復(fù)升溫和油水分離。
[0020]由于乳化液的成分復(fù)雜廢水成分里面含有很細(xì)小鐵屑、氧化鐵及其他顆粒、表面活性劑、堿等，其中最主要污染物是高濃度、細(xì)小粒度乳化油；多數(shù)粒徑在0.l-3um之間，濃度在0.1-3%之間、COD濃度一般在80000mg/L~150000 mg/L不等，而通過半導(dǎo)體膜單元系統(tǒng)處理之后的廢水COD已經(jīng)降級到8000 mg/L ^10000 mg/L左右，這時(shí)候還沒法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，所以還需將清液輸入脈沖復(fù)合電解裝置，使其在直流電場作用下進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)。在這個過程中水先被電離，立即產(chǎn)生三種原生態(tài)的氫離子、氧離子和氫氧根離子，隨即產(chǎn)生四項(xiàng)功能:氧化還原一脫色脫臭一氣浮一絮凝，使廢水的污染因子被氧化、被還原、被絮凝、被氣浮，在電解區(qū)中充分進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，去除水中的可溶性鹽分、膠體、有機(jī)物和微生物，使處理后的水清澈透明并確保穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。確保清液的COD ( 500mg/L后，將清液排出。
[0021]此外，廢水在半導(dǎo)體膜單元系統(tǒng)中進(jìn)行過濾時(shí)，加入透析水以進(jìn)一步去除廢水中的雜質(zhì)。
[0022]此外，油水分離后的濃液回流至進(jìn)料循環(huán)罐的過程中還通過I μ m紙帶過濾器，以去除其中的懸浮物和固體物質(zhì)，防止大顆粒雜質(zhì)進(jìn)入輸送泵以及碳化硅膜系統(tǒng)。
[0023]經(jīng)過上述處理后，出水的水質(zhì)為:
PH 值:5-5.6 ;懸浮物含量 <35mg/L;C0D 含量 <30mg/L;油含量 <5mg/L;氨氮〈8 mg/L。
[0024]在半導(dǎo)體膜系統(tǒng)結(jié)束對廢水的過濾作業(yè)后，應(yīng)當(dāng)對半導(dǎo)體膜系統(tǒng)的半導(dǎo)體膜進(jìn)行清洗。在作業(yè)結(jié)束后，對半導(dǎo)體膜的清洗一般是先后經(jīng)過水洗、酸洗、堿洗、再水洗的過程。具體過程如下。
[0025]水洗:向半導(dǎo)體膜系統(tǒng)中的液體中加入純水，壓力控制在2bar左右，洗至比較清澈時(shí)即可；
酸洗:加入濃度為0.1-0.5%的酸洗液(檸檬酸)。當(dāng)半導(dǎo)體膜系統(tǒng)中廢水沖洗干凈后，用酸洗液清洗，一般循環(huán)15分鐘左右；
堿洗:加入濃度為1-2%的堿洗液(NaOH溶液)。當(dāng)半導(dǎo)體膜系統(tǒng)中的廢水沖洗干凈后，用堿洗液清洗系統(tǒng)，一般循環(huán)15分鐘左右；
再水洗:當(dāng)酸洗、堿洗過程結(jié)束后，用純水清洗半導(dǎo)體膜系統(tǒng)，直至半導(dǎo)體膜系統(tǒng)中的液體的PH值為中性；
最后當(dāng)半導(dǎo)體膜系統(tǒng)中的廢水沖洗干凈后，關(guān)閉膜清理系統(tǒng)。最后放空本發(fā)明內(nèi)的所有液體。
[0026]本發(fā)明采用的半導(dǎo)體膜相對于現(xiàn)在普遍使用的陶瓷膜，在材質(zhì)優(yōu)勢、結(jié)構(gòu)優(yōu)勢和工藝技術(shù)上具有較大優(yōu)勢。
[0027]半導(dǎo)體膜具有機(jī)械強(qiáng)度高、韌性好的優(yōu)點(diǎn)。從材料特性上看，不銹鋼機(jī)械強(qiáng)度高、韌性好，而陶瓷(Al2O3)雖然硬度高但機(jī)械強(qiáng)度較差、韌性較差、易碎。
[0028]半導(dǎo)體膜的使用壽命較長。不銹鋼支撐層的高機(jī)械強(qiáng)度、韌性及專利的牢固的燒結(jié)涂層技術(shù)給半導(dǎo)體膜帶來了超長的使用壽命:一般在20-30年，而陶瓷膜在低膜表面流速運(yùn)行時(shí)其使用壽命一般可以達(dá)到2-3年。
[0029]半導(dǎo)體膜的運(yùn)行穩(wěn)定性好。在現(xiàn)有陶瓷膜的兩年使用壽命內(nèi)，并不是一次性的更換所有膜組件，不定期的不可預(yù)見地會發(fā)生膜組件破損、斷裂，兩年后所有組件更換一次。由于不定期地不可預(yù)見地發(fā)生膜組件損傷這會嚴(yán)重干擾正常生產(chǎn)秩序，給生產(chǎn)過程造成嚴(yán)重?fù)p失。而半導(dǎo)體膜則沒有換膜顧慮。生產(chǎn)過程中的誤操作也會帶來陶瓷膜的破損，如高溫運(yùn)行狀態(tài)(如清洗)突然遇到冷水熱脹冷縮造成膜斷裂，更換密封圈時(shí)拆卸過程中的誤操作造成的膜管破損等。而半導(dǎo)體膜則沒有這方面的顧慮。
[0030]半導(dǎo)體膜具有通道膜管較寬的優(yōu)點(diǎn)。由于機(jī)械強(qiáng)度較高，半導(dǎo)體膜通道直徑可以達(dá)到19_，而現(xiàn)有的陶瓷膜通道通常只有3-6mm。由于半導(dǎo)體膜過濾膜管較寬，適用于更高黏度、更高固體懸浮物、更高溫度、更復(fù)雜的料液；與陶瓷膜相比可以達(dá)到更高的物料濃縮倍數(shù)，這意味著采用半導(dǎo)體膜過濾，可以在較少的透析水量下獲得較高的過濾收率。由于膜管較寬，物料在膜管通道內(nèi)流動時(shí)的阻力較小。半導(dǎo)體膜系統(tǒng)通常可以將膜管長度串聯(lián)到12米，從而達(dá)到節(jié)能的目的，而陶瓷膜通常只能兩組件串聯(lián)膜管長度為2-2.4米。
[0031]半導(dǎo)體膜具有組件方式上的便利。半導(dǎo)體膜的膜管可以通過無縫焊接進(jìn)行連接，半導(dǎo)體膜系統(tǒng)沒有任何一個密封圈。而陶瓷膜則需要大量的密封圈。一套IOOM2的陶瓷膜組件通常需要800-1000個密封圈，這對生產(chǎn)管理十分不利，并且很難杜絕跑、冒、滴、漏以及濃縮液滲漏到濾液中。
[0032]Al2O3在工業(yè)上被廣泛地作為吸附劑使用。因此，在實(shí)驗(yàn)過程中陶瓷膜廠家采用新膜進(jìn)行實(shí)驗(yàn)通常會得到較佳的濾液質(zhì)量。部分色素、雜質(zhì)甚至產(chǎn)品會被陶瓷膜不可再生性地吸附。這會帶來幾方面的后果:雜質(zhì)被陶瓷膜吸附事實(shí)上是一個深層污染以及污染物的累積表現(xiàn)，經(jīng)過較長一段時(shí)間運(yùn)行后，陶瓷膜通量和濾液質(zhì)量均會降低。而半導(dǎo)體膜二氧化鈦涂層及不銹鋼支撐層不會對產(chǎn)品產(chǎn)生任何吸附作用，不會帶來二次污染問題。
[0033]乳化液中含有金屬顆粒、金屬氧化物、油、脂類、膠體類等雜質(zhì)，這些物質(zhì)對膜污染比較嚴(yán)重。特別是對于多通道的陶瓷膜膜組件，造成嚴(yán)重污染，這是因?yàn)樘沾赡さ闹螌訉τ谥行墓芏暂^厚而相對于邊緣的管要薄得多，濾液由膜的中心管流出經(jīng)過的支撐層流程比邊緣管要長的多，非常容易造成膜的深層污染。而清洗的時(shí)候，邊緣管容易被清洗出來，中心管很難被清洗出來，隨著時(shí)間的推移，膜的污染有中心向邊緣逐步的擴(kuò)大，通量也就越來越低。將新的陶瓷膜管同使用過的陶瓷膜管的截面進(jìn)行比較可以明顯地發(fā)現(xiàn)，舊的陶瓷膜管的中心顏色明顯較深，并逐漸向外延伸。
[0034] 基于以上的認(rèn)知，陶瓷膜在乳化油的過濾中無法長期操作，容易系統(tǒng)癱瘓；而半導(dǎo)體膜相對于陶瓷膜具備了相當(dāng)大的優(yōu)勢。
[0035]綜上所述，本實(shí)施例相對于現(xiàn)有的技術(shù)具備以下技術(shù)優(yōu)勢:
1、本發(fā)明對于含有乳化液的廢水的處理采用了半導(dǎo)體膜單元系統(tǒng)。半導(dǎo)體膜的材料是乳化液的高效截留屏障；半導(dǎo)體膜的寬通道膜管適用于高黏度、高固體懸浮物、高溫度、復(fù)雜的廢水，半導(dǎo)體膜通道的直徑可以達(dá)到25mm，相比其他無機(jī)膜可以達(dá)到更高的物料濃縮倍數(shù)，半導(dǎo)體膜過濾可以在較少的透析水的情況下獲得較高的過濾收率；
2、本發(fā)明采用脈沖復(fù)合電解裝置，在電場作用下進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，廢水中的水先被電離，立即產(chǎn)生三種原生態(tài)的氫離子、氧離子和氫氧根離子，使污染因子徹底被降解。處理后的水清澈透明并確保穩(wěn)定達(dá)標(biāo)；
3、乳化油廢水傳統(tǒng)處理方法包括重力分離、溶氣氣浮、化學(xué)破乳、后續(xù)處理等方法；本發(fā)明只要通過預(yù)處理-膜過濾-電解裝置處理后即能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；
4、本發(fā)明是連續(xù)運(yùn)行方式，操作簡單、占地面積小，處理成本不到傳統(tǒng)工藝的1/3。[0036]上述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)指出的是，對于本行業(yè)內(nèi)的普通技術(shù)技術(shù)人員而言，在本發(fā)明的原理之下可以由一些改進(jìn)和替換，該改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種運(yùn)用半導(dǎo)體膜處理廢水的方法，其特征在于包含下列步驟: 步驟一:將廢水通過5 μ m紙帶過濾器進(jìn)行初步過濾； 步驟二:初步過濾之后，廢水進(jìn)入進(jìn)料循環(huán)罐；由閥門調(diào)節(jié)廢水進(jìn)入進(jìn)料循環(huán)罐的量； 步驟三:通過交換熱器將廢水的溫度升至60°C ； 步驟四:將升溫之后的廢水輸送到半導(dǎo)體膜單元系統(tǒng)中進(jìn)行油水分離； 步驟五:油水分離后廢水被分為清液和濃液；清液從半導(dǎo)體膜的膜孔中流到儲存罐中；濃液回流至進(jìn)料循環(huán)罐，之后通過半導(dǎo)體膜單元系統(tǒng)重復(fù)步驟三和步驟四； 步驟六:將清液輸入脈沖復(fù)合電解裝置，去除水中的可溶性鹽分、膠體、有機(jī)物和微生物，確保清液的COD ( 500mg/L ;完成后將清液排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種運(yùn)用半導(dǎo)體膜處理廢油的方法，其特征在于步驟四中，廢水在半導(dǎo)體膜單元系統(tǒng)中進(jìn)行過濾時(shí)，加入透析水以進(jìn)一步去除廢水中的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種運(yùn)用半導(dǎo)體膜處理廢油的方法，其特征在于步驟五中，油水分離后的濃液回流至進(jìn)料循環(huán)罐的過程中還通過Iym紙帶過濾器，以去除其中的懸浮物和固體物質(zhì)。
【文檔編號】C02F9/10GK103910456SQ201310103093
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月28日
【發(fā)明者】李飛, 李艷芬 申請人:久沛（上海）環(huán)?？萍加邢薰?br>